9º congreso de la vialidad uruguaya -...
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9º CONGRESO DE LA VIALIDAD URUGUAYA
Presentación de Trabajo Técnico
“Metodología para la valoración modular por retrocálculo
según Guía AASHTO93 de capas no ligadas mediante la
utilización del Light Weight Deflectometer”
1 Tecnologías de pavimentación
Julián Rivera, Luciano Brizuela, Natalia Alderete, Martín Villanueva
LEMaC, Centro de Investigaciones Viales
Universidad Tecnológica Nacional - Facultad Regional La Plata.
Avda. 60 y 124, La Plata, Buenos Aires, Tel/Fax: (0221) 4890413
1. Resumen
Uno de los empleos del Falling Weight Deflectometer (FWD) es el de establecer espesores
de refuerzo con mezcla asfáltica en vías a ser rehabilitadas, mediante la aplicación de la
técnica de retrocálculo de la Guía AASHTO93, de uso difundido en nuestra región. Esto se
logra generando las deflexiones por impacto sobre la capa asfáltica a ser reforzada en todos
los tramos involucrados, permitiéndose, si se quiere, el empleo posterior de espesores
diferentes en cada tramo o conjunto de estos.
A partir de lo expuesto es dable pensar que podría realizarse una aplicación análoga para
determinar espesores reducidos de pavimentación con mezcla asfáltica, si esta deflexión se
provocara sobre la capa de base terminada, de lo cual se ha podido constatar han existido
experiencias exitosas a nivel mundial. Dicha aplicación resultaría sumamente útil por
ejemplo en reciclados profundos, pavimentación urbana, etc., es decir lugares en donde
podrían existir heterogeneidades tales como tipología y condiciones de la subrasante,
materiales aportados, proceso de compactación, etc., y donde las solicitaciones de tránsito
no fueran muy elevadas (en términos de ejes equivalentes).
Pero el costo elevado de un FWD torna difícil este tipo de aplicaciones, ya que debería
contarse con un equipo a disposición en obras que posiblemente no revistan la envergadura
necesaria.
Con la aparición en la región hace unos años de equipos similares pero de bajo peso y
costo, como es el caso de los Light Weight Deflectometer (LWD), desde el LEMaC, Centro
de Investigaciones Viales de la UTN La Plata, se han conducido análisis en pos de lograr la
aplicación de los mismos con la finalidad ya expuesta.
El análisis a nivel internacional de tal emprendimiento permitió relevar iniciativas similares,
pero que habían llegado como conclusión al empleo de una constante única de calibración
entre los LWD y los FWD, lo cual según el análisis por la teoría de las capas elásticas no
sería recomendable, debiéndose registrar modelos de correlación en lugar de una única
constante.
Esto llevó a la necesidad de desarrollar un plan de trabajos para arribar a una metodología
de aplicación más ajustada, basada en la medición sobre tramos de prueba y ensayos en
laboratorio, el cual fuera presentado para su discusión en la octava edición de este
Congreso en 2011.
Dicho plan de trabajo fue aplicado, arribándose finalmente a la metodología buscada, la cual
es presentada en su versión final en esta nueva edición del Congreso.
La misma presenta los modelos de correlación hallados y sus correspondientes coeficientes
de determinación asociados.
2. Introducción
La práctica habitual en la pavimentación de vías con volúmenes medios o bajos de tránsito
es la de establecer un paquete estructural flexible multicapas tipo, sobre todo en lo que hace
a vías urbanas de las redes secundarias o terciarias.
Al dimensionar este paquete, el proyectista debe considerar que será aplicado sobre
diversas tipologías de suelos de subrasante. Además, según los factores limitantes del
proyecto hidráulico asociado, los niveles de umbrales de los frentistas, etc., se establecerán
cotas de rasante que determinarán secciones en las cuales habrá que efectuar la apertura
de caja, sólo un perfilado superficial o agregar capas adicionales por corresponder su
terraplenado. Todas estas cuestiones también son asociables a diferentes aportes de la
subrasante.
La solución de compromiso adoptada generalmente es la de establecer un valor de cálculo
que sea superado por una dada cantidad de los puntos analizados para ponerse del lado de
la seguridad, indicando un percentil por encima del 50 %, lo que en la aplicación de la
Metodología AASHTO93 significa mayor Confiabilidad y mayor inversión inicial (AASHTO,
1993).
Pero existen otros aspectos que también condicionan al proyectista. Uno de ellos es el
hecho de que aunque se establezca claramente una tipología para las subbases y bases, es
habitual especificar cierta tolerancia en cuanto al coeficiente de compactación admisible,
redundando en que en obra luego se tenga un rango de valores de aporte estructural, aun
para un único paquete estructural diseñado.
Otro de estos aspectos condicionantes es la existencia también de un espectro en cuanto al
volumen de tránsito y su clasificación en las vías incluidas en el programa de pavimentación.
Ante estos hechos el proyectista también debe efectuar una toma de decisiones poniéndose
del lado de la seguridad, dando lugar a paquetes estructurales sobredimensionados en gran
parte de las vías a ser pavimentadas mediante un programa de pavimentación en particular,
con las correspondientes implicancias económicas que esto conlleva.
La solución a los inconvenientes puestos de manifiesto se obtendría modificando la forma
habitual en que se realiza la contratación de estas tareas, especificando no sólo un paquete
estructural tipo, sino un paquete tipo hasta el nivel de base incluido y distintas alternativas
de capa de rodamiento por separado (tratamiento superficial, carpeta asfáltica en 4 cm,
carpeta asfáltica en 5 cm, etc.) que serán asignadas expeditivamente para cada vía en
cuestión en función de su tránsito estimado, de la subrasante en particular que presenten y
del aporte estructural real de las bases, al momento de ser terminadas.
De entre estas cuestiones la primera se resuelve a través de un análisis de la demanda, que
no es motivo de abordaje de este trabajo.
Las otras dos cuestiones podrían resolverse mediante la aplicación de la metodología de
retrocálculo según AASHTO93. Ésta es comúnmente utilizada para la determinación de
espesores de refuerzo asfáltico sobre vías ya pavimentadas. Se idealiza mediante la misma
un paquete estructural tricapa (subrasante, paquete existente y refuerzo a colocarse), siendo
que la solicitación con el Falling Weight Deflectometer (FWD) se efectúa sólo sobre dos de
estas capas (subrasante y paquete existente). De esa forma se obtiene la respuesta
modular de ambas capas. Esta respuesta modular del paquete existente se toma para la
estimación de su Número Estructural Efectivo (SNeff), es decir, sin incluir por otra vía
específica la presencia de la capa de refuerzo por sobre el paquete existente (AASHTO,
1993). Esto es lo que justifica, a entender de los autores, la aplicación de la deflexión
directamente sobre la base para establecer el espesor de la capa asfáltica de rodamiento, lo
que por otro lado se ha podido constatar ha sido práctica llevada adelante en forma exitosa
en experiencias relacionadas (George, 2006). De todos modos, para reducir la probabilidad
de incluir un error en tal sentido, atribuible a una marcada modificación de la rigidez del
paquete más allá de la evidentemente considerada por quienes han desarrollado la
metodología de retrocálculo según AASHTO93, se ha decidido que el trabajo a efectuarse
posea sólo aplicabilidad para la estimación de espesores de pavimentación reducidos, como
sería el caso de los correspondientes a vías urbanas de segundo y tercer orden. Para
establecer a ciencia cierta el límite de su validez se deberán efectuar en un futuro análisis en
particular, los cuales escapan a la finalidad de este trabajo.
Así planteada la situación, mediante la aplicación del retrocálculo según AASHTO93 para la
finalidad propuesta, se determinaría el Módulo Efectivo hasta la capa de base terminada
(Ep), lo cual permite estimar su número estructural efectivo SNeff, y el Módulo Resiliente de la
subrasante (Mr), que posibilita estimar el Número Estructural requerido (SN). Por diferencia
entre ambos números estructurales se establece cuál es la solución de capa de rodamiento
que corresponde entre las alternativas especificadas (EICAM, 1998).
Pero existe un claro factor limitante para la aplicación de la citada metodología de trabajo, el
cual reside en el hecho de que no resulta económicamente justificable el contar con un
equipo FWD en forma constante en obra para ser utilizado con este único fin. Este aspecto
se puede resolver si se instrumenta adecuadamente el empleo de un equipo de reciente
disponibilidad a nivel regional, como es el caso del Light Weight Deflectometer (LWD). El
mismo resulta mucho más económico que el FWD, tanto que su precio justificaría su uso en
la aplicación planteada. Pero la metodología de retrocálculo de AASHTO93 ha sido
desarrollada considerando los condicionantes propios del FWD. Es decir, los modelos son
de aplicación cuando la solicitación dinámica ejercida es del orden de los 40 KN
(correspondiente a la mitad del eje de 80 KN utilizado de referencia) lo cual no sucede con el
LWD, en donde la solicitación es mucho menor (aproximadamente 7 KN para la masa de 10
kg).
Desde el LEMaC, se ha planteado un proyecto I+D en busca de obtener las
correspondientes correlaciones que permitan instrumentar el uso de las mediciones con el
LWD, para la aplicación del retrocálculo según AASHTO93. Se presentan los resultados
obtenidos.
3. Metodología
Para posibilitar la mejor comprensión del trabajo por parte de aquellos que no se encuentran
familiarizados con los conceptos volcados, se efectúa a continuación una breve reseña en
tal sentido.
3.1. Determinación del módulo resiliente en laboratorio
Cuando un vehículo circula sobre un pavimento sus ruedas transmiten cargas que generan,
al interior de la estructura de ese pavimento y al suelo de fundación, un estado de esfuerzos
que a su vez induce a un estado de deformaciones. Sólo parte de la deformación total
generada se recupera al cesar la solicitación aplicada. Si se extrae un elemento diferencial
de un paquete estructural y se estudian sus condiciones de borde y solicitación, se puede
ver que éste se encuentra bajo dos acciones, una de ellas está formada por el confinamiento
brindado por el material circundante y su grado de compactación, y la otra es una
solicitación dinámica ocasionada por la presión producida por la impronta del neumático de
los ejes que conforman el tránsito (Moreno Rubio y Martínez Reguero, 2005). Bajo este
estado de carga dinámica es necesario definir una relación entre las tensiones y las
deformaciones, nombrada en la bibliografía como Módulo Resiliente (Mr) que es
básicamente aquella que relaciona las tensiones aplicadas y las deformaciones
recuperables y se calcula según la Ecuación 1.
r
d
rM
(1)
Donde:
d = Esfuerzo desviante
r = Deformación Específica Resiliente Axial
La obtención del Mr en laboratorio se realiza con una cámara triaxial que posibilita modelar
el confinamiento lateral que le brinda el suelo circundante en el campo y un dispositivo
neumático para aplicar el esfuerzo desviante que simula las acciones del tránsito.
Ahora bien, ante los habituales materiales no ligados viales con comportamiento no lineal, si
el Mr se calcula como indica la Ecuación 1 queda claro que el mismo varía para distintos d,
por lo que este concepto le da origen a lo que se denominan ecuaciones constitutivas, que
pueden representarse con diversos modelos de ajuste. Entonces, ensayando un material
compactado a una densidad prefijada y con una humedad establecida, para distintas
combinaciones de confinamiento y esfuerzo desviante, se puede obtener una ecuación
constitutiva propia de ese material en esas condiciones, mediante el ajuste por regresión de
los parámetros de calibración a un modelo dado (ICG, 2011).
3.2. Determinación del módulo resiliente en campo
Esta tarea se realiza por medio del empleo de deflectómetros de impacto, siendo el más
comúnmente utilizado el FWD. El mismo viene provisto con una cantidad variable de
geófonos ubicados a diversas distancias del punto de aplicación de la carga, lo cual permite
la obtención del cuenco de deflexión. Debido a sus características es empleado en la
evaluación estructural no destructiva de vías ya pavimentadas, generalmente cuando se
analizan sus requerimientos en cuanto a rehabilitación con capas de refuerzo. Este empleo
justifica su valor elevado, dado que con un FWD pueden efectuarse mediciones en forma
continua a lo largo de varios kilómetros al día, siendo trasladado constantemente a distintos
tramos en análisis.
En los últimos años han aparecido en el mercado regional Deflectómetros de Impacto más
livianos y económicos, denominados comúnmente LWD, como el que se observa en la
Figura 1. En un principio se han empleado en la verificación de la compactación de capas de
base, debido a que por ejercer cargas mucho menores que las del FWD, no pueden ser
empleados sobre capas asfálticas o incluso sobre capas de base muy fuertemente
cementadas (Fleming et al, 2000).
Figura 1. Light Weight Deflectometer (Fuente: TERRATEST)
3.3. Empleo de retrocálculo en función de las deflexiones
Conceptualmente, el retroanálisis de deflexiones consiste en determinar los valores de los
módulos de las capas de un pavimento, que mejor modelan la forma y magnitud del cuenco
de deflexiones medidas. Los módulos determinados de esta manera se consideran
representativos de la respuesta estructural del pavimento, aunque puedan luego ser
corregidos por el tipo de material y ubicación en el paquete (ICG, 2011).
El método de retroanálisis propuesto por AASTHO93 permite determinar el Mr de la
subrasante y el Módulo Efectivo del Pavimento (Ep), datos que pueden ser luego utilizados
en la evaluación de la capacidad estructural del pavimento (AASHTO, 1993). El método se
basa en la hipótesis de que si existe una distancia lo suficientemente importante entre el
punto 0 de aplicación de la carga P y el punto i donde se mide la deflexión (ri), la misma sólo
será función del Mr de la subrasante, siempre y cuando esa distancia no sea lo
suficientemente importante para que el error de medición en la deflexión tenga incidencia, ya
que a mayor distancia menor es la deflexión producida. Con este criterio la deflexión por
debajo del punto 0 de aplicación de la carga será función de la relación Ep/Mr, conociendo Mr
puede entonces calcularse Ep. En la Figura 2 se observa el esquema modelizado para el
retrocálculo.
Figura 2. Esquema para análisis de retrocálculo (Fuente: Elaboración propia).
En conclusión, existen equipos como el LWD que permiten determinar deflexiones ante
cargas dinámicas de manera similar a lo efectuado por el FWD, que serían aplicables
mediante una correlación al modelo de retrocálculo propuesto por AASHTO93, en la
pavimentación de paquetes estructurales de dos capas (bases y subrasante) mediante una
adaptación en el procedimiento de empleo para suplantar las mediciones registradas por los
geófonos del FWD (que se explica en el punto “Estructura de trabajo para el desarrollo de la
metodología”).
En la recopilación bibliográfica se han hallado estudios que intentaron arribar a estas
correlaciones. Uno de los estudios iniciales permitió arribar a la Ecuación 2 (Fleming et al,
2002), presentando un coeficiente de determinación R2 de 0,6.
LWDFWD EE 031,1 (2)
Otros estudios han determinado que el módulo con el LWD se encuentra entre 0,65 y 1,60
veces el módulo con FWD (Van Gurp et al, 2000). Estudios combinados más recientes entre
la USDA Forest Service, la US Army ERDC Cold Regions Laboratory, el New Hampshire
DOT y la University of Maine, sobre caminos de bajo tránsito con o sin pavimentos, han
arribado a una correlación de aproximadamente 0,7 (Kestler et al, 2004). Nazzal ha obtenido
mejores resultados, habiendo arribado a una correlación de 0,94 con el modelo de la
Ecuación 3 (Nazzal, 2003).
LWDFWD EE 97,0 para
MPaEMPa LWD 8655,12 (3)
Se observa como en todos los casos se ha tendido a la obtención de un único coeficiente de
correlación. Pero en realidad, al contarse con cargas dinámicas diferentes entre el FWD y el
LWD, se ejercerían distintos tensores desviadores, los cuales se relacionan con la respuesta
modular en forma no necesariamente proporcional. Por lo tanto, ante materiales con gráficas
de relación Mr vs. d con distintos tipos y grados de curvatura correspondería emplear
distintas constantes de correlación (Rivera et al, 2012). Lo citado conlleva a que sea más
adecuado pensar en modelos de correlación entre ambas determinaciones y no en una
correlación constante, de los cuales su obtención se constituye en el objetivo del trabajo
desarrollado.
3.4. Estructura de trabajo para la obtención de los modelos
Se contempló sobre pistas de prueba con diversas subrasantes y bases, el empleo del LWD
y la correlación de los resultados con las deflectometrías FWD simuladas mediante la teoría
de las capas elásticas, a partir de los resultados de muestras ensayadas para la obtención
de módulo resiliente en laboratorio. Se instrumentó el empleo de estas simulaciones y no de
la medición directa, por no contar el grupo de estudio con posibilidades de acceder a tal
equipamiento durante las tareas en obra.
Se requirió así la posibilidad de acceder a vías recién construidas hasta el nivel de base, con
distintos materiales constituyentes y sobre subrasantes de diferente aptitud vial. Dado que el
LEMaC planteó el uso de la metodología de correlación a desarrollarse inicialmente en el
ámbito en el que se desenvolvía, siendo el responsable de los controles y asesorías en
pavimentación de la totalidad de la ciudad de La Plata, planteándose a su Dirección de
Pavimentación la posibilidad de generar un convenio de ayuda mutua en tal sentido. Se
arribó así a un acuerdo institucional, en donde el LEMaC efectuó los estudios, teniendo a La
Plata como primer destinatario de los resultados de los mismos, y el Municipio incluyó en
sus planes de pavimentación sobre subrasantes de diverso aporte estructural, la
materialización de diversas tipologías de bases (con su correspondiente variabilidad de
aporte estructural). De esta manera se contó con el espectro estructural que permitió la
realización de las tareas previstas.
Pero hubo otro aspecto de relevancia que condicionó lo analizado. Este residía en el hecho
de que si bien se hallaron en el mercado equipos de LWD provistos con geófonos, de
manera similar a los FWD, estos presentaban un costo posiblemente por encima de los
justificables para la aplicación planteada, con una complejidad instrumental que requería de
ciertos cuidados especiales.
Con costos muy inferiores a estos últimos se hallaron equipos LWD no provistos de
geófonos, que resultaron más adecuados técnico/económicamente a la finalidad planteada,
pero requirieron de una forma de medición especialmente diseñada para la aplicación de la
metodología de retrocálculo. Se contempló así, en lugar de la generación de una única
carga y la medición de deformaciones a distinta distancia, la generación de una carga sobre
la superficie de la base terminada, la excavación de ésta hasta la subrasante y la generación
de una nueva carga en este nivel, tal como se observa en la Figura 3, considerando que la
respuesta modular no era disturbada de esta forma.
Figura 3. Forma de medición propuesta (Fuente: Elaboración propia)
Mediante estos pasos se registró una deflexión LWDd0 sobre la base y un LWDMr a nivel de
subrasante, utilizables mediante las debidas correlaciones en la determinación del Ep y del
FWDMr para retrocálculo, respectivamente. Es justamente el hecho de que estas mediciones
fueran afectadas por una respectiva correlación lo que dio validez a la metodología, ya que
cualquier discusión planteada en torno a la misma quedó excusada en el hecho de que en el
retrocálculo intervienen mediciones corregidas en función de lo que hubiera arrojado el
FWD. Cabe señalar que en la Figura 3 se esquematizó un paquete bicapa (subrasante y
base) a ser complementado para establecer el paquete tricapa con la capa de refuerzo.
Debe entenderse allí, y en todo este documento, que la capa de base puede estar
constituida por una o más capas.
Dado que las deflexiones con el FWD se obtuvieron por simulación y no por su medición
directa, apareció como una tercera componente el empleo de la teoría de las capas
elásticas, mediante la cual al considerar las curvas constitutivas de la base y subrasante,
ante una carga de 40 KN en una impronta de radio 15 cm, permitió obtener los
desplazamientos y respuestas modulares registrables con el FWD (Giovanon y Pagola,
2005). Esto se realizó mediante la aplicación del programa BackVid, del cual se ve en la
Figura 4 una pantalla de su aplicación.
El contar con los valores de cálculo esperables para la deflexión FWDd0 a nivel de base y el
FWDMr , permitió la aplicación de las Ecuaciones 4 y 5 finales.
LWDFWD MrMr . (4)
LWDFWDdd 00 .
(5)
Donde:
FWDMr = Módulo resiliente obtenible con el FWD para la subrasante
LWDMr = Módulo resiliente obtenido con el LWD para la subrasante
FWDd0 = Deflexión obtenible con el FWD sobre la base
LWDd0 = Deflexión obtenida con el LWD sobre la base
; = Coeficientes de correlación resultantes
Figura 4. Pantalla del programa BackVid empleado (Fuente: Elaboración propia)
En resumen, la metodología de estudio fue:
Selección de las vías a ser auscultadas con la combinación de subrasantes de
diverso aporte estructural con distintas tipologías de bases.
Realización sobre la base terminada del análisis con LWD para determinar los LWDd0 .
Determinación con densímetro nuclear de la densidad y humedad de la capa de
base, retiro de la misma en una superficie de 0,5 m por 0,5 m y toma de una
muestra.
Determinación con el LWD del LWDMr .
Determinación con densímetro nuclear de la densidad y humedad de la subrasante y
toma de una muestra.
Remoldeo en laboratorio de las muestras de subrasante y base con la humedad y
densidad medidas en campo.
Determinación en laboratorio de las curvas constitutivas de cada una de las muestras
de base y subrasante tomadas.
Inclusión de las curvas constitutivas en el modelo de capas elásticas, mediante
BackVid, simulación de la carga de 40 KN y determinación de los FWDMr y FWDd0 .
Según las leyes de variación observadas, obtención de los parámetros y de
correlación o modelos de correlación no lineal correspondientes.
4. Resultados
De acuerdo a las tareas planteadas, en base al convenio alcanzado con la Municipalidad de
La Plata, se procedió a ejecutar los tramos de prueba propuestos para su correspondiente
análisis. Se obtuvieron 12 tramos de prueba diferentes, de los cuales para los materiales
constituyentes se determinaron las humedades y densidades in situ, efectuándose luego en
laboratorio el ensayo de módulo resiliente AASHTO T307-99(2003). En la Figura 5 se
observan imágenes recolectadas durante las pruebas de campo.
Figura 5. Imágenes recolectadas durante el análisis de los primeros tramos de prueba
Con las series de resultados para cada material en cuanto a Mr, d y 3 obtenidos, se
realizaron las regresiones múltiples no lineales para obtener los coeficientes de ajuste A, B y
C en cada caso del modelo de ecuación constitutiva utilizado por el sistema BackVid, que se
observa en la Ecuación 6.
C
d
B
r AM
1,0.
1,0.1,0
(6)
Donde:
33 d
3= Tensión de confinamiento
Con estos datos y configurando el semi-eje equivalente en el BackVid se simularon las
deflexiones obtenibles con el FWD, para arribar a los FWDd0 y FWDMr de cada punto analizado.
Se procedió entonces a efectuar el cálculo de los coeficientes de conversión para arribar en
cada caso desde el LWDd0 y LWDMr al FWD
d0 y FWDMr , respectivamente, según la forma de las
Ecuaciones 4 y 5.
Pudo observarse entonces, y tal cuál ya había sido previsto, que los coeficientes obtenidos
no resultaron constantes, por lo que se procedió a determinar su ley de variación en función
del incremento de la correspondiente variable independiente. En las siguientes figuras
(Figura 6 a 9) puede observarse como el mayor grado de ajuste (mayor coeficiente de
determinación) se alcanza con regresiones logarítmicas para los d0 y lineales para los Mr.
Las gráficas han sido obtenidas para las masas de 10 kg y 15 kg con las que viene provisto
el equipo, siendo según el fabricante el rango óptimo de empleo módulos de 15 a 70 MPa
para la masa de 10 kg, y de 70 a 120 MPa para la masa de 15 kg.
Figura 6. Gráfica coeficiente vs. d0 para masa de 10 kg
Figura 7. Gráfica coeficiente vs. d0 para masa de 15 kg
Figura 8. Gráfica coeficiente vs. Mr para masa de 10 kg
Figura 9. Gráfica coeficiente vs. Mr para masa de 15 kg
5. Análisis de los resultados
Los resultados obtenidos permitieron arribar en cada caso a funciones de regresión que
resultaron estadísticamente válidas, obteniéndose coeficientes de determinación de van
desde 0,77 a 0,95.
Se observa además que en el caso de las relaciones entre los módulos resilientes de la
subrasante obtenibles con ambos equipos (Figura 9 y 10), la regresión lineal ofrece una
pendiente negativa muy baja (del orden del 0,01), lo cual hace que en el rango bajo de
módulos la correlación sea casi constante y en valores cercanos a los hallados en los
antecedentes de otros autores citados (aproximadamente 0,90 y 1,15 para masa de 10 kg y
15 kg, respectivamente). Este aspecto en cierta forma valida los resultados obtenidos, al
menos en ese entorno modular.
6. Conclusiones
Se arriba a las siguientes conclusiones:
De acuerdo a los tramos de prueba, se ha podido a arribar a coeficientes de
correlación 10 y 15 aplicables en la expresión LWDFWD MrMr . , a partir de mediciones
de LWDrM10 y LWDrM
15 (realizadas con la masa de 10 kg y 15 kg del equipo LWD),
calculables por medio de las Ecuaciones 7 y 8, respectivamente.
886,0010,0
1010 LWDrM
(7)
161,1017,0
1515 LWDrM
(8)
De acuerdo a los tramos de prueba, se ha podido a arribar a coeficientes de
correlación 10 y 15 aplicables en la expresión LWDFWDdd 00 . , a partir de mediciones
de LWDd
100 y LWDd
150 (realizadas con la masa de 10 kg y 15 kg del equipo LWD),
calculables por medio de las Ecuaciones 9 y 10, respectivamente.
703,2ln456,3
10010 LWD
d (9)
833,2ln889,1
15015 LWD
d (10)
La metodología de aplicación a la que se arriba se anexa la final del documento.
7. Referencias
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Association of State Highway and Transportation Officials, ISBN 1-56051-055-2,
EEUU.
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AASHTO93”. Universidad Nacional de San Juan, Argentina.
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Measuring Stiffness In-Situ”. 5th Int. Symp. on Unbound Aggregates in Roads
(UNBAR 5), EEUU.
George K.P. (2006). “Portable FWD (Prima 100) for in situ subgrade evaluation”.
Report FHWA/MS-DOT-RD-06-179, University of Mississippi, EEUU.
Giovanon O.H., Pagola M. (2005). “Backcalculation of Moduli using BACKMOD
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and Technological Control, University of Ulister, Irlanda.
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Instituto de la Construcción y Gerencia. Autorizada por AASHTO (PT-56), Perú.
Kestler M., Eaton R., Berg R., Steinert B., Smith C., Aldrich C. y Humphrey D. (2004).
“Handheld in-situ testing devices for estimating the stiffness of trails and low volume
roads”. Transportation System Workshop, Ft. Lauderdale, EEUU.
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Catalunya, http://upcommons.upc.edu/pfc/handle/2099.1/3252, España.
Nazzal M.D. (2003). “Field Evaluation of In-Situ Test Technology for QC/QA During
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pavement estructures”. National Research Board, 1-37A team, EEUU.
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desarrollo de la metodología para valoración por retrocálculo de capas no ligadas
mediante la utilización del Light Weight Deflectometer” (T014). XVI Congreso
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Van Gurp C., Groenendijk J. y Beuving E. (2000). “Experience with various types of
foundation tests”. 5th Int. Symp. on Unbound Aggregates in Roads (UNBAR 5),
EEUU.
Metodología LEMaC para determinación de aporte
estructural efectivo en vías sin pavimentar mediante LWD y
retrocálculo según AASHTO93
(LEMaC-LWD)
ALCANCES
La metodología es aplicable para la determinación del número estructural efectivo (SNef) en
mm en vías no pavimentadas en donde existe una capa no ligada (o conjunto de ellas) de
material aportado sobre la subrasante.
ELEMENTOS
Deflectómetro de impacto liviano (LWD), provisto con masas de 10 kg y/o 15 kg..
METODOLOGIA
Determinación de la deflexión sobre la superficie terminada (LWD
d0 ) con LWD.
do
Excavar en una superficie de 50x50 cm hasta el nivel subrasante.
Determinación del espesor del paquete existente actual, desde el nivel de subrasante
hasta la superficie terminada (D).
Determinación del módulo resiliente de la subrasante ( LWDMr ) con LWD.
Mr
Corrección de las lecturas LWD a las obtenibles con el deflectómetro de impacto de
referencia (FWD), utilizando las siguientes expresiones en función de la masa
utilizada.
LWDFWD MrMr .
LWDFWDdd 00 .
Donde:
FWDMr = Módulo resiliente obtenible con el FWD para la subrasante
LWDMr = Módulo resiliente obtenido con el LWD para la subrasante
FWDd0 = Deflexión obtenible con el FWD sobre la base
LWDd0 = Deflexión obtenida con el LWD sobre la base
; = Coeficientes de correlación resultantes en función de los LWDMr y FWDd0
medidos
886,0010,01010
LWDrM
161,1017,01515
LWDrM
703,2ln456,310010
LWDd
833,2ln889,115015
LWDd
Dar valor en forma iterativa al módulo combinado de las distintas capas de la
estructura del paquete estructural (Ep) hasta equilibrar la siguiente ecuación.
p
FWD
p
FWD
E
a
D
Mr
E
a
DMr
apdFWD
2
32
0
)(1
11
)(1
15,1
Donde:
a = radio del plato de carga = 15 cm
p = presión del contacto del semieje de referencia (40 KN) = 1,13 MPa
Efectuar el cálculo del SNef mediante la siguiente expresión.
3/1)1000..(.0024,0 pef EDSN
Donde:
D = espesor total desde subrasante hasta superficie de pavimento (mm)
Ep = modulo combinado (MPa)